密云水库调蓄工程冬季输水调度方案研究

密云水库调蓄工程冬季输水可能出现流冰、冰塞及冰坝现象,对泵站、闸和渠道边坡等建筑物造成破坏,影响输水安全。统计京密引水渠正反向输水冰情,针对京密引水渠工程输水的特点和建筑物形式,研究京密引水渠冬季正向输水和反向输水可能存在的冰害,提出了防治冰害的工程措施和调度方案,为京密引水渠冬季安全输水提供支撑。     

南水北调中线工程输水冰情的初步分析

本文结合南水北调中线工程初步设计方案及在冬季输水运行的防凌要求，根据南水北调工程中线沿线各地区的多年气候、邻近河道冰情实测资料的统计，分析并得出了沿线各渠段地区的气候、邻近河流冰情的变化与特征。应用一维热平衡方程对三个不同气温典型年即冷年、平均年、暖年，以出库水温和邻近渠道表面温度为初始条件和边界条件，模拟干渠郑州至北京段沿程的水流温度变化，预测冰花起始时间、冰流量、冰盖形成及冰盖厚度。估算出沿程各河段主要断面过冰能力、预测各渠段的冰塞发生位置，冰盖形成及稳定性和冰下过流能力，阐明了在寒冷地区冬季输水防凌的必要条件和可行性。研究并提出了冬季输水的防凌害初步运行方案及防凌措施。     

长距离调水明渠冬季输水冰情分析与安全调度

结合南水北调中线总干渠2011年-2016年间5个冬季冰情原型观测数据,分析了冰情时空分布特征、冰盖厚度、冰情现象、冰情演变条件和特点等。2015年-2016年冬季输水流量大,渠道水流流速0.25~0.67m/s,加之遭遇罕见寒潮(-18.6℃)的叠加,局部渠段出现冰塞现象。结合总干渠闸前常水位运行调度方式和渠池水流特点,提出了避免形成冰塞灾害的水流控制条件。即渠池上游控制断面平均流速V≤0.40m/s,Fr≤0.065;下游控制断面平均流速V≤0.35m/s,Fr≤0.055。建议持续加强全线冰情观测,积累冰期输水观测数据,为优化冬季输水运行调度和冰情预报提供科学依据。     

南水北调中线干线冰期输水动态调度初探

为保障输水运行安全，南水北调中线安阳河以北段针对冰期通常采取高水位、小流量、低流速的输水模式，导致下游供水量较正常输水期大幅度减少，既影响工程效益发挥，也使得冬季水量供需矛盾日益凸显。基于历史观测数据和冰情发展规律，在2021—2022年度冰期输水期间，中线工程首次采用动态调度、优化控制的方式，预测研判气温、水温、冰情发展，采取相宜的调度模式，科学增加输水的时间和范围，在安全平稳完成冰期输水任务的同时，冬季3个月安阳河以下实际供水量较同期计划增加3.38亿m3，动态调度实效显著。     

长距离明渠系统反向输水冰情模拟

针对长距离明渠-闸门-泵站系统冬季反向输水可能出现的冰问题,以南水北调来水调入密云水库调蓄工程为研究对象,升级开发了调水工程冬季输水冰情数值模拟平台。根据实测气象资料和设计资料,对冰情数学模型中的相关参数进行了率定和检验。在此基础上,研究了冰期明渠反向安全输水的水力约束条件,通过模拟调蓄工程典型气温年工况下畅流期、冰盖形成期、稳封期、消融期等冰情演变过程,分析了反向输水的输水能力和冰情特性,并与正向冰期输水能力进行了对比。计算表明,通过控制抽水流量使各渠段泵吸水口拦冰(拦污)设施、倒虹吸或闸门位置处断面佛汝德数满足快速成冰的约束条件,可以保证反向输水;典型年气温下沿程冰厚略小于正向输水工况,且形成冰盖时最大水位波动为0.35 m;从冰封起始的12月中旬提前1~2周启动冬季输水运行工况较为适宜。研究成果可供决策管理部门在冰期制定北京多水源联合调度方案时参考。     

南水北调中线冰情演变水温与气温阈值研究

南水北调中线工程冬季存在复杂的冰情,影响工程正常输水.为更好地进行冰期输水调度,需要在冬季进行南水北调中线干渠的冰情预报工作.南水北调中线冰情影响因素复杂,冰情初生和转换时气温和水温的阈值是冰情预报模型中的重要判断标准.文章通过对冰情原型观测资料的收集与整理,总结了岸冰、流冰和冰盖初生时日最低气温主要分布在:-8.0～...     

南水北调中线总干渠冰期调度策略及冰害防治措施

通过介绍南水北调中线总干渠2011年以来的冰情,分析渠道出现冰情对输水工作及工程的影响,在总结冰期运行工作经验的基础上,提出冰期输水调度策略,以及冰害防治措施。     

浅析长距离输水渠道冬季运行安全措施探讨

结合新疆某大型渠道长距离冬季非冰盖输水发电运行实践,摸清冰情、冰害及对输水产生的影响,分析研究冬季输水存在的问题,探索冰期输水安全措施,确保渠道工程安全和冰期输水安全,为今后的冬季输水管理提供参考。     

新疆某干渠冬季运行管理及冰凌应对措施探析

本文通过新疆某干渠长距离冬季非冰盖输水发电运行实践,摸清冰情、冰害及对输水产生的影响,分析研究冬季输水存在的问题,探索冰期输水安全措施,确保工程安全和输水安全。     

基于模糊评价模型的南水北调中线冰害风险空间分布研究

南水北调中线工程线路长、跨越纬度大,冬季输水时存在发生冰塞、冰坝的风险,其中冰塞、冰坝堆积风险、开河模式规律等随渠道地理条件如:弯曲、横断面宽度等的变化而变化。因此亟需对风险的空间分布进行研究,以便于实现对渠道的分级管理,节省运营成本,增加工程应对风险的能力。应用模糊评价理论,通过分析、量化渠道地理条件,建立风险评价指标体系与评估模型,获得了冰害风险的空间分布。首先分析获得纵向坡度、弯曲、横断面束窄及渠道障碍物四个易诱发渠道冰害的地理条件;之后基于冰塞产生机理改进了地理条件的量化方法,并构建了冰害风险评价指标体系;然后以京石段为例,采用等距分割的方法获得多个单元渠道,并采用模糊评价模型评估每个单元渠道的风险;最后基于单元渠道的风险分布评估京石段不同渠段的风险。结果表明:单元渠道的冰害风险可分为5级;西黑山节制闸-瀑河倒虹吸节制闸渠段及坟庄河节制闸-南拒马节制闸渠段的相对风险最大,研究结果对冰害防治具有一定的指导意义。     

南水北调中线干渠冰期拦冰索水力控制条件研究

通过控制水力条件,使拦冰索能够有效拦截浮冰、使得浮冰能够在拦冰索前停滞堆积而形成冰盖,是保证南水北调中线工程冰盖下安全输水的关键。本文基于中线干渠冰期原型观测数据,分析了浮冰下潜的临界水力条件,表明传统的第二临界Fr(0.08~0.09)只适用于判别冰盖前缘的浮冰运动状态,对于判别拦冰索前浮冰运动状态、分析拦冰索的拦冰能力具有局限性,并论证了采用Ashton孔口排冰公式来判断拦冰索前的流冰运动状态的合理性。研究表明,同一水力条件下,拦冰索的水下淹没深度越大,其拦冰性能越好,拦冰索前冰凌下潜的临界Fr越大;并在此基础上确定了中线工程各渠池拦冰索的最小淹没深度。研究成果可为中线工程冰期输水方案制定和拦冰索技术改造提供依据。     

南水北调中线2014~2015年度冬季冰情原型观测

2014年底,南水北调中线干线工程全线正式通水,冬季冰期输水面临渠道结冰问题。为研究中线干线冬季冰期安全输水问题,于2014~2015年度冬季开展了冰情原型观测,获得了冬季冰期输水的水力参数、气象参数和冰情特征等第一手现场数据,掌握了暖冬气候条件、小流量输水工况下中线干线结冰、封冻和开河过程的基本规律。为中线工程冬季安全输水运行积累了经验,可为制定冰期调度方案和编制防凌减灾措施提供依据。     

双缆网式拦冰索布设间距研究

南水北调中线工程自丹江口水库向北京、天津方向输水,冬季南北冻融不同步将可能会导致严重冰情的出现。同时,南水北调中线工程由串联渠池组成,为降低下游渠池发生冰害的可能性,实现南水北调中线工程各渠池冰凌"自产自销",在物理模型试验的基础上,研发了双缆网式新型拦冰索。现重点在新型拦冰索拦冰效果研究的基础上,结合冰水力学相关理论,对新型拦冰索有效拦冰距离的计算方法进行探讨,并结合南水北调中线工程的特点,研究了新型拦冰索的布设间距。研究认为:拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度以及有效拦冰距离均随锚固位置与水面距离的增大而减小、随加厚冰盖糙率的增大而减小、随冰凌厚度的增加而减小;当冰凌厚度较大时,冰凌不再下潜,形成平铺冰盖,此时拦冰索拦滞的加厚冰盖极限长度与有效拦冰距离相等。对于南水北调中线工程总干渠典型渠段,在极端气候条件下,拦冰索的布设间距以4～6km为宜。     

南水北调中线干渠冰期输水能力研究

冰盖的形成使得渠道的湿周增加,水力半径减小,输水阻力加大,致使渠道过流能力减小,影响渠道的冬季输水。渠道冰期的输水能力无论对工程设计,还是运行管理都是十分重要的。文章分析了结冰期冰盖的安全推进模式和稳定封冻期渠道水位壅高的影响,提出了确定渠道在结冰期和稳定封冻期的输水能力的控制指标,在此基础上,对南水北调中线黄河以北渠段结冰期以及完全封冻后的输水能力进行了研究,确定了南水北调中线黄河以北干渠的冬季输水能力,研究成果对于南水北调中线干渠的冬季管理和运行具有一定的参考价值。     

三峡水库大宁河调水方案研究

作为南水北调中线工程的主要水源地,汉江水资源将难以满足日益增长的调水需求,迫切需要从长江干流引水作为补充。分析了南水北调中线工程后期需调水量和调水过程。对大宁河剪刀峡水库和三峡水库的调水量和调水规模进行了研究,并且给出了最终的调水工程布置方案。该方案可充分利用大宁河水资源、减少抽水费用、占地少且对环境影响小。     

南水北调中线工程对汉江中下游城镇及农业灌溉用水的影响与对策

南水北调中线工程是从长江中游引水到严重缺水的京津华北地区的跨流域调水工程。根据多年的研究论证，明确中线调水工程宜先引汉、后引江。经过对近期引汉北调进行多方案研究后发现，无论最终采取哪一种调水方案，势必影响汉江中下游的水情，给汉江中下游城镇及农业灌溉用水带来影响。为做到调水工程的“南北两利”，本文对汉江中下游的用水影响提出了相应对策。     

对南水北调东线工程几个重要问题的认识

本文简要介绍了南水北调东线工程的调水线路、工程分期、规模和调水量 ,认为东线工程供水范围内属资源性缺水 ,已制约了这一地区国民经济的发展 ,实施东线工程是必要和紧迫的 ;供水目标和范围是合理的 ;治理污染是东线工程的重点 ,关系东线工程的成败 ,必须先治污后通水 ;工程分期实施可减少风险 ,降低投资强度 ,与治污工程和城市配套工程相协调 ,东线工程方案切实可行。     

南水北调京津冀豫受水区水资源供需新形势及对策

为进一步推动南水北调后续工程高质量发展和华北地区地下水超采治理，对南水北调京津冀豫受水区 1999—2020 年供用水变化态势进行全面分析，从国家需求、经济社会发展对用水需求的驱动模式、水资源条件以 及供需矛盾变化等层面分析水资源供需新形势，开展受水区 2035 年供需初步分析；提出解决供需缺口的对策建 议。研究表明：京津冀豫四省市用水量呈现振荡上涨，虽然上升过程有起伏、上升速率逐渐减缓、用水量距顶层 设计预测值也有一定差距，但上升发展的态势没有变，面向未来用水需求，人口由总量驱动转为区域驱动，经济由 高速驱动转为高效驱动，用水效率逆驱动将进一步发挥重要作用，用水需求仍将有一定增长，而当地水资源衰减 导致对用水需求支撑能力有所减弱，水资源刚性缺口仍然存在，城市供需缺口尚未完全解决，农村农业区供需矛 盾较为突出；考虑中线一期工程达效及引江补汉工程实施后，初步分析 2035 年仍缺水量约 44 亿～49?亿 m3，建议 充分发挥中线优势，由中线后续工程予以解决。